匆匆流逝的时间被定格在激光共聚焦显微镜下,微小的玻璃片反射着抗击“阿尔兹海默症”的星火微光。一支来自深圳大学生命与海洋科学学院(下文简称生科院)的学生队伍在实验室里埋头钻研,渴望探索出一条通过 “硒蛋白F调节铁死亡”追寻阿尔兹海默症病因的新思路。凭借这一研究,该团队在全国大学生生命科学 (2022,科学探究类)决赛中荣获一等奖。
积极求索探新知
阿尔兹海默症(下文简称AD)已为现代人所熟知,它属于神经退行性疾病,病人临床早期多表现为认知功能障碍,后期则失去生活自理能力。深圳大学生命与海洋学院副教授田静介绍道:“人脑宛若核桃仁,正常人脑是饱满的,而AD患者的人脑就像干瘪的核桃仁。”2020年世界卫生组织发布的《2019年全球健康评估》就已指出:AD和其他形式的痴呆症跻身全球十大死因之列。
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自从关注到学界中阿尔兹海默症(下文简称AD)与铁死亡相关的研究后,作为队长的刘新伟便带领团队查阅大量相关文献。成千上万的文字、一个又一个假设、复杂的实验设计在他和队员们的思维碰撞中解析、重组后,一个富有创新性的猜想逐渐成型:“硒蛋白F”“铁死亡”与“AD”之间或许会有某种机制上的联系。
在对AD的研究中,刘新伟的团队发现,通过注射重组腺相关病毒到3XTg-AD模型小鼠(转基因小鼠)脑中,人为下调其硒蛋白F含量,便能在这些AD模型小鼠脑中检测到铁死亡的一些重要表征。在与指导老师田静讨论并确定了这个项目能“研”之有物后,刘新伟与他的队员摩拳擦掌,展开了长达近一年的“实验”与“论文”并行、“比赛”与“学业”齐飞的征程。
起初,科研的道路没有他们预想的那样一帆风顺,大大小小的困难接踵而至。回想起重复操作了近20次的铁离子染色实验,刘新伟直呼“头痛”。他们按照试剂盒厂家的说明书进行操作,但由于不同的组织材料所需的染色条件不同,因此只能通过不断的尝试去摸索最合适的染色条件,亲历在黑夜里“走迷宫”般的煎熬。队员冯文诺对不断重复做实验的痛苦也深有所感,她在进行蛋白质印迹(下文简称WB)实验时,小心谨慎地完成了既定步骤,不曾想会“折兵”于一些小细节,如转膜温度过高导致条带扭曲、洗膜时间太少导致背景不干净等。此外,队员分散的课余时间、学业与比赛之间的冲突,也给这个团队带来不少的压力和挑战。
众志成城夺奖项
在重重压力之下,身边有不少同学开始陆续退赛,但他们没有气馁。队长的统筹管理和队员的自律认真让他们拧成一股韧性十足的绳。田静回忆起他们呆在实验室的时光,称赞道:“用‘一分耕耘,一分收获’来形容这个团队最为恰当。”刘新伟根据每人的空闲时间合理安排任务,以“分工合作”的方式推动各项实验的进度。队员们的课余时间基本都在实验室度过,团队主要队员甚至把暑假的大部分时间都投进实验室。在此基础上,队员欧海亘认为“实验的每一步都很关键”,因此团队格外注重做实验记录,每一步都有严格的记录,特别是许多人所忽视的样品标记、数据处理等环节,以此来保证实验的高质量呈现。在进行一个持续两天的“WB”实验时,因为操作每一步都有许多影响结果的因素,因此需要严格把控实验变量,一旦实验结果不符合预期,他就需要去和队员们讨论,记录下每一步的时间、操作以及不同条件。队员陈璟泓擅长运用电脑来处理各项数据,有了及时准确的结果,队员们才能知道上一步是否成功,下一步该往哪个方向走。
今年6月底,他们一边赶实验、写论文,一边准备期末考试。在发现AD患者脑部硒蛋白F存在低表达现象以及硒蛋白F与铁死亡的关键蛋白---转铁蛋白受体存在相互作用这两个基础上,他们进一步提出了“硒蛋白F可能通过调节铁死亡参与阿尔兹海默病进程”的假设,并做了许多实验来仔细验证。最终,他们将实验结果、结果分析和讨论成果等汇总,完成了一篇核心内容为“沉默硒蛋白F会促进细胞铁死亡、恶化阿尔茨海默病”的论文。在截止时间前两分钟,点下“提交”的他们,为长达一年的科研长跑画上了阶段性的句号。之后,他们一路从省赛过关斩将,直至国赛赛场。
国赛阶段的准备尤其考验着团队的心理素质与表达能力。刘新伟坦言,自己是一个记忆力很差的人。于是,为了在答辩环节清晰流畅地向评委介绍,他常对着PPT练到嗓音嘶哑;为了更好地回答评委可能存在的疑问,从实验流程、实验结果到研究结论,他和陈璟泓都一一悉心准备;为了增强心理素质以及临场应变,他们和田静进行了多场“预答辩”。省赛时,评委曾一针见血地指出“在证明硒蛋白F可以治疗阿尔兹海默病方面,你们的实验证据不足”,之后他们不断反思、完善PPT并补充实验证据。最终,这支奋斗到最后一秒的团队一举拿下国赛一等奖。刘新伟感慨:“想来,这就是‘众人拾柴火焰高’吧。”
忙碌之余,他们也会收获与科研不期而遇的惊喜。在一个清晨,冯文诺来到实验室,正当她埋头做荧光实验时,昏暗的房间里突然散落一地微弱的光,她抬头望向电脑显示屏,一片漂亮的“荧光”映入眼帘。回想起那一刻,她欣喜道:“这是我第一次真真实实感受到科研的浪漫。”
心怀感激展未来
回望近一年的“长跑”,他们对学校实验设备的支持及田静等老师们的帮助心存感激。“生科院鼓励本科生尽早进实验室参与科研活动。”据田静介绍,生命与海洋科学学院配备有上百万的“激光共聚焦显微镜”“荧光显微镜”,可供团队观察小鼠的脑切片;“脑立体定位仪”则可以辅助团队将病毒精准注射入小鼠脑部的特定区域,使硒蛋白F表达量降低。在“硬核”设备的辅助下,团队完成了项目所需的多种实验,使他们拥有与其他团队一较高下的底气。
作为倪嘉缵院士团队的成员,在每周一次的组会上,田静会仔细把关每一个环节,指正实验设计中不合理的部分,规范学生的术语表达。一旦实验出现出乎预料的结果,她会参与分析与复盘实验。赛事管理员汪安泰老师则在答辩环节为他们安排场地、布置麦克风,刘新伟曾被他说的一句话深深打动:你们安心答辩,其它的交给我们。
比赛结束后,团队在AD防治机制领域内的研究并未止步,他们对AD药物的开发以及降低老人群体中的AD发病率有更高的期待。“我们现在取得了一些阶段性成果,但是由于竞赛时间短,我们尚未清楚其具体的调节机制,还需继续深入研究。”刘新伟说道。田静也指出,AD的发病机理至今还不清楚,需要更多有识之士参与研究。在她看来,AD药物的进一步研发还需深挖疾病的发病与防治机制,以找到“靶点”。“希望一款有效的AD药物能被研发出来,帮助更多‘失忆’老人找回过去、找回自我。”田静说道。
欧海亘和邓立钧在接过师兄的接力棒后,准备带领新一届队员们参与明年的“全国大学生生命科学竞赛”。欧海亘充满干劲地说:“未来,我们的新项目还是瞄准阿尔兹海默症,希望我们能闯入国赛,再续辉煌!”
(本报记者 姚颍恩 彭家烨 陈向欢)
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